Basta dividir cada valor da velocidade pelo coeficiente da respectiva substância na equação química que representa a reação. De forma geral:

2O3→ 3O2

Depois de 1 minuto restam apenas 4 mol de ozônio, o que significa claramente que 6 mol reagiram. Assim, a velocidade média de decomposição do O3 foi de 6 mol. L-1. min-1, como mostrado a seguir:

Vm =  - ? [ reagentes] 

                   ?t

Vm =  - ? [ final - inicial] 

                   ?t

Vm =  - ? [ O3] 

                   ?t

Vm =  -  [4-10 ] mol/L 

                   1 min

Vm =  6 mol/L

           1 min

Vm de decomposição de O3= 6 mol. L-1. min-1

Isso significa que, durante 1 minuto, seis mol de O3 reagiram em cada litro do sistema.

Mas se fizéssemos esse cálculo em relação ao produto (O2), a velocidade média da reação de sua formação seria de 9 mol. L-1. min-1:

2O3→ 3O2

2 mol ------ 3 mol

6 mol ------   x

x = 9 mol de O2 formados

Vm =   ? [ produto] 

                   ?t

Vm =   ? [ final - inicial] 

                   ?t

Vm =   ? [ O2] 

                   ?t

Vm =    [9 - 0 ] mol/L 

                   1 min

Vm =  9 mol/L

           1 min

Vm de formação de O2 = 9 mol. L-1. min-1

Se quisermos descobrir também a velocidade global da reação, basta, conforme já dito, dividir cada velocidade pelo seu respectivo coeficiente. Veja como isso é feito abaixo:

2O3→ 3O2

Vm da reação= 6 mol. L-1. min-1 = 3 mol. L-1. min-1

                                 2

                                      Ou

Vm da reação= 9 mol. L-1. min-1 = 3 mol. L-1. min-1

Contato entre os reagentes: Para que as moléculas dos reagentes possam colidir umas com as outras, é necessário que elas entrem em contato.

Por exemplo, o sódio é um elemento metálico que reage com o oxigênio, oxidando-se em minutos quando em contato com o ar. Reage também violentamente com a água, como mostra a imagem abaixo:

Nesse aspecto ainda há outra questão, o fato de que quanto maior a afinidade entre as substâncias, maior será a velocidade da reação. Por exemplo, ao considerarmos as reações de oxidorredução, essa afinidade corresponde à tendência de ganhar elétrons que um dos reagentes tem e a tendência de perder elétrons do outro reagente. No caso dos metais, eles têm a tendência de doar elétrons, oxidando-se. Quanto maior for essa tendência, maior é a reatividade do metal.

Teoria das colisões: Para que uma reação química ocorra, as moléculas dos reagentes que entraram em contato devem colidir de modo efetivo. 

Energia de ativação (Eat): Para que as colisões sejam favoráveis e resultem em reação química, é necessário que os reagentes possuam uma energia mínima, que é a energia de ativação.

A energia de ativação é necessária para a formação do complexo ativado, isto é, uma estrutura intermediária entre os reagentes e os produtos, onde as ligações dos reagentes estão sendo enfraquecidas e as ligações dos produtos estão sendo formadas.

Sem a energia de ativação, a reação não acontece. Por exemplo, no caso do sódio com a água, esses reagentes possuem a energia mínima para que a reação entre eles ocorra, por isso, só por estarem em contato, eles já reagem.

Agora considere outro caso: o gás propano, presente no gás de cozinha, possui afinidade química com o oxigênio do ar para entrar em combustão. No entanto, tais reagentes não possuem a energia de ativação e é por isso que quando abrimos a válvula do fogareiro, deixando o gás escapar, não acontece reação nenhuma. É preciso fornecer energia para a reação de combustão ocorrer e é isso que é feito quando aproximamos o palito de fósforos. Visto que essa reação de combustão é exotérmica, liberando energia, a reação continua ocorrendo até que pelo menos um dos reagentes seja totalmente consumido.

Portanto, quanto menor for a energia de ativação, mais rápida será a velocidade com que a reação se desenvolverá.

Quando há o contato e a colisão entre as moléculas dos reagentes, há a formação de um composto intermediário (antes da formação do produto), denominado complexo ativado. Esse complexo é um grupamento de todos os átomos dos reagentes.

A forma mais comum de analisar a energia de ativação e o complexo ativado é utilizando um gráfico, o qual apresenta, como padrão, energia ou entalpia (em KJ ou Kcal) no eixo y, o caminho da reação (do reagente em direção aos produtos) no eixo x, e uma curva, como podemos ver a seguir:

Para determinar o valor da energia de ativação, então, basta subtrair da energia do complexo ativado a energia dos reagentes, como na expressão matemática abaixo:

Suponha, por exemplo, que uma reação química esteja ocorrendo entre os reagentes AB e CD, para a formação dos produtos AD e CB, de acordo com o seguinte gráfico:

• A energia necessária para a formação do complexo ativado é de 30 Kcal, por ser a energia relacionada ao ponto mais elevado da curva;

• A energia de ativação dessa reação seria de 10 Kcal apenas, porque ela parte dos reagentes que apresentam energia de 20 Kcal e termina no complexo ativado que apresenta energia de 30 Kcal, conforme demonstrado a seguir:

Eat = Hcomplexo ativado – Hreagentes

Eat = 30 – 20

Eat = 10 Kcal

Uma forma de tornar uma reação química mais veloz, pelo que vimos, é reduzindo a energia de ativação, pois, quanto menor ela for, mais rápido o complexo ativado será formado e, consequentemente, mais rápida será a obtenção dos produtos.

Para reduzir a energia de ativação e, assim, acelerar a reação, uma alternativa é utilizar um catalisador, o qual é uma substância química que deve ser adicionada ao meio reacional (reação), que participa da formação do complexo ativado, porém não forma nenhuma substância no produto, ou seja, é recolhido ao final e pode ser reutilizado.

Graficamente, a presença do catalisador é notada pelo incremento de uma segunda curva, como podemos observar abaixo:

A água oxigenada (solução aquosa de peróxido de hidrogênio — H2O2), por exemplo, sofre uma decomposição bem lenta em condições ambientes, formando o gás oxigênio e a água, conforme a equação química a seguir:

2 H2O2 → 2 H2O + 1 O2

Essa reação é acelerada quando a água oxigenada é colocada sobre algum machucado. Isso pode ser visto por meio das bolhas que se formam pela formação intensa do gás oxigênio. O que aumentou a velocidade dessa reação? Um catalisador biológico, também chamado de biocatalisador, que é uma enzima presente no sangue denominada catalase.

A reação que ocorre na presença de um catalisador é chamada de catálise. Nas equações químicas que representam essas reações, o catalisador é indicado através de uma seta, tendo em vista que ele não participa nem como reagente nem como produto.

O processo de fabricação da amônia, que é chamado de Haber-Bosch, usa o ferro como catalisador. Além dele, também são usados o óxido de potássio e o óxido de alumínio que ativam a ação catalítica do ferro. Assim, observe como essas substâncias aparecem na equação a seguir e como elas realmente não participam da reação, apenas aceleram o processo:

Mas surge a pergunta: como os catalisadores aumentam a velocidade das reações?

Eles conseguem isso porque trocam o mecanismo pelo qual a reação se processa, ou seja, eles formam um “caminho” alternativo para que a reação ocorra com uma energia de ativação menor.

Digamos, por exemplo, que a seguinte reação genérica ocorra sem o uso de catalisadores:

A2 + B2 → 2 AB

Assim como ocorre com toda reação, essa também será realizada somente se os reagentes atingirem a energia de ativação, que é a energia mínima para que se forme o complexo ativado, uma estrutura intermediária e instável entre os reagentes e os produtos.

A2 + B2 → 2 AB

1ª etapa: A2 + C → A2C (composto intermediário)

2ª etapa: A2C + B2 → 2 AB + C

                            (produto)  (catalisador)

Quando a reação se processa por esse caminho, a energia de ativação é menor, como mostra o gráfico a seguir:

É importante lembrar também que o catalisador não altera o valor do ?H (variação de entalpia) e que, se a reação for reversível, ele diminuirá a energia de ativação tanto da reação direta quanto da inversa, provocando o aceleramento das reações em ambos os sentidos.